具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式的冷却装置进行说明。以下所示的各实施方式仅仅是例示，并不排除在以下的各实施方式中未写明的各种变形、技术的应用。另外，各实施方式的各结构能够在不脱离它们的要点的范围进行各种变形并实施。并且，各实施方式的各结构能够根据需要进行取舍选择，或者能够适当地组合。

在以下的各实施方式中，对将本发明的冷却装置应用于超低温冷冻机的例子进行说明。此外，冷却装置的概念包括制冷装置、冷藏装置、超低温冷冻机、以及兼具它们的功能的装置。超低温冷冻机是指将储藏室内冷却至超低温(例如，-80℃左右)的超低温冷冻机，例如用于冷冻食品、生物体组织或者检体等的超低温保存。

另外，在超低温冷冻机中，将在使用时用户所正对的侧(具有用于开闭储藏箱的开口的门的一侧)作为前，将其相反侧作为为后。另外，以从前向后观察的情况为基准确定左右。

此外，在用于说明各实施方式的全图中，原则上对相同要素标注相同的附图标记，有时也省略其说明。

[1.第一实施方式]

[1-1.结构]

[1-1-1.整体结构]

下面，参照图1以及图2，对作为本发明的第一实施方式的超低温冷冻机的整体结构详细地进行说明。图1是表示超低温冷冻机的整体结构的立体图。图2是表示机械室的内部的结构的示意性的俯视图。

如图1所示，超低温冷冻机1具备储藏箱2、内门3、外门4及机械室5。

储藏箱2是具备向前方开口的储藏室20的框体。储藏室20是容纳保存对象的空间。

储藏室20由分隔壁21分割成沿上下方向排列的两个储藏室(内部空间)22U、22D。以下，有时将上方的储藏室22U称为“上室”，将下方的储藏室22D称为“下室”。另外，在不区分上室22U和下室22D的情况下，称为“储藏室22”。此外，各储藏室22由分隔壁23进一步分割成上下两部分。

内门3设置于各储藏室22，且上下两层地设置于储藏箱2。各内门3的右边缘通过沿上下方向并排设置的多个铰链16被固定于储藏箱2的前表面右边缘。外门4在储藏箱2的前表面右边缘，在比内门3更靠外侧(也就是说右侧)的位置，通过沿上下方向设置的图外的多个铰链被固定。

根据这样的结构，储藏室22的开口部22a分别由内门3和外门4开闭。

在内门3的内壁面的边缘部，遍及整周地设置有衬垫10。同样地，在外门4的内壁面的边缘部，遍及整周地设置有衬垫15。通过设置衬垫10、15，从而使内门3以及外门4关闭时的内门3以及外门4与储藏箱2的粘附性提高，储藏室22的密闭性提高。

在本实施方式中，机械室5设置于储藏箱2的下部，如图2所示，在其内部储存有储藏室22的冷却单元6的主要部分。具体而言，在前排遍及大致整个宽度地设置有1个电容器61(冷凝器)，在中央排左右并排地设置有两个风扇67(送风装置)，在后排左右并排地设置有两个压缩机60(压缩器)。此外，在图2中，省略了制冷剂配管。

在机械室5，分别配置于右侧的压缩机60及风扇67用于上室22U的冷却(也可以用于下室22D的冷却)，分别配置于左侧的压缩机60及风扇67用于下室22D的冷却。电容器61用于上室22U及下室22D这两室的冷却(也可以用于上室22U的冷却)。即，在机械室5，主要在右侧设置有上室22U的冷却单元6，主要在左侧设置有下室22D的冷却单元6。

压缩机60是作为其电源使用交流电源的直流电动压缩机，且具备驱动用的电动电机和对该电动电机的转速进行控制的逆变器(电动电机和逆变器都省略图示)。风扇67作为其电源使用交流电源，且具备驱动用的直流电动电机(以下称为“风扇电机”)67a。

另外，虽然在图1以及图2中省略图示，但在超低温冷冻机1中，冷却单元6具备控制装置100。另外，在上室22U及下室22D的各室设置有用于检测室内的温度(以下，称为“箱内温度”)的箱内温度传感器50(关于控制装置100及箱内温度传感器50，参照图4)。

[1-1-2.冷却单元的结构]

下面，参照图3，对本发明的第一实施方式的冷却单元的结构进一步进行说明。图3是冷却单元的制冷剂回路图。此外，图3中的箭头表示制冷剂的流动方向。

冷却单元6具备压缩机60、电容器61、脱水器62、毛细管63、蒸发器64以及集管65，他们按照该顺序由制冷剂配管连接成环状。冷却单元6还具备后述的框架管66、以及对电容器61供给空气的上述风扇67。此外，脱水器62及毛细管63配置于机械室5，但在图2中都被省略。

由压缩机60压缩后的高温的制冷剂临时被排出至框架管66。框架管66设置于上室22U或者下室22D的开口部22a的附近，对该开口部22a进行加热来防止结露。此外，框架管66在图1中被省略。

通过了框架管66的制冷剂在返回至压缩机60之后(此外，也可以不返回至压缩机60)，流向电容器61，在与通过风扇电机67a的动作利用风扇67供给至电容器61的空气之间进行热交换而散热。通过了电容器61的制冷剂在由脱水器62去除水分之后，在通过毛细管63时膨胀，流至蒸发器64并汽化。蒸发器64配置于上室22U或者下室22D，在蒸发器64中汽化后的制冷剂对上室22U或者下室22D进行冷却。通过了蒸发器64的制冷剂经由集管65返回至压缩机60。此外，风扇67将供给至电容器61的空气供给至压缩机60，也就是说吹风至压缩机60。由此，风扇67不仅对电容器61进行冷却，还对压缩机60进行冷却。

[1-2.控制]

下面，参照图4～图6，对本发明的第一实施方式的冷却单元的控制详细地进行说明。

首先，参照图4，对冷却单元的控制装置的功能结构进行说明。图4是冷却单元的控制装置的功能框图。

如图4所示，控制装置100相对于上室22U用的冷却单元6以及下室22D用的冷却单元6这两个冷却单元6设置有一个。控制装置100作为功能具备压缩机控制部101和风扇电机控制部102。

压缩机控制部101针对各储藏室22，以使箱内温度T大致收敛于规定温度范围内的方式控制压缩机60的动作。具体而言，若由箱内温度传感器50检测到的箱内温度T比低温阈值TMIN低(T＜TMIN)，则压缩机控制部101使压缩机60停止，若箱内温度T比高温阈值TMAX高(T＞TMAX)，则压缩机控制部101使压缩机60动作。由此，以使箱内温度T大致收敛于低温阈值TMIN与高温阈值TMAX之间的规定温度范围(箱内温度控制范围)内的方式被控制。

另外，压缩机控制部101以箱内温度T越高则使输出(以下称为“压缩机输出”)Pc连续地或者阶梯性地提高的方式控制压缩机60(详细而言，控制逆变器的频率甚至控制电动电机的转速)。另外，压缩机控制部101在超低温冷冻机1的电源刚被接通之后，以较高的输出使压缩机60运转，快速冷却储藏室22。

风扇电机控制部102随着箱内温度T变低而使风扇电机67a的输出(以下，称为“风扇电机输出”)Pf下降(详细而言，对逆变器的频率进行控制)，使风扇电机67a的输出下降。即，随着箱内温度T变低而使风扇67的吹风量减少。

具体而言，在压缩机60开始动作时，风扇电机控制部102将风扇电机输出Pf设定为初始输出Pf1。然后，风扇电机控制部102随着箱内温度T下降而使风扇电机输出Pf从初始输出Pf1连续地或者阶梯性地减少。另外，风扇电机控制部102当在压缩机60临时停止之后重新开始动作时，使风扇电机输出Pf再次成为初始输出Pf1。此外，也可以是，风扇电机控制部102随着箱内温度T上升而使风扇电机输出Pf连续地或者阶梯性地增加。

此外，也可以是，风扇电机控制部102随着从压缩机60开始动作起的经过时间tc变长而使风扇电机输出下降，使风扇67的吹风量减少。具体而言，使风扇电机控制部102具有定时器功能，利用该定时器功能对从压缩机60开始动作起的经过时间tc进行计数。然后，随着经过时间tc变长而使风扇电机输出Pf下降。

更具体而言，在压缩机60开始动作时，风扇电机控制部102将风扇电机输出Pf设定为初始输出Pf1。然后，风扇电机控制部102随着从压缩机60开始动作的经过时间tc(参照图5)变长而使风扇电机输出Pf从初始输出Pf1连续地或者阶梯性地减少。另外，风扇电机控制部102当在压缩机60临时停止之后重新开始动作时，在使经过时间tc复位之后重新开始经过时间tc的计数，且风扇电机输出Pf再次成为初始输出Pf1。

参照图5，说明控制装置100进行的压缩机控制及风扇控制的一个例子。图5是表示冷却单元的控制装置进行的压缩机控制及风扇电机控制的一个例子的图。详细而言，图5是以从冷却装置1的电源被接通起的经过时间t为共同的横轴，并按照从上往下的顺序排列了将纵轴设为压缩机输出Pc的曲线图、将纵轴设为风扇电机输出Pf的曲线图以及将纵轴设为箱内温度T的曲线图而表示的图。

如图5所示，关于从冷却装置1的电源被接通起不久的经过时间t1～t2的期间tpld，为了如上所述对储藏室22内进行急速冷却，压缩机控制部101将压缩机60的输出控制为较高。在经过时间t1开始压缩机60的运转时，风扇电机控制部102使风扇电机67a以初始输出Pf1开始运转，开始风扇67的吹风。之后，风扇电机控制部102随着箱内温度T的下降而使风扇电机输出Pf减少。

然后，在经过时间t3，箱内温度T低于低温阈值TMIN，所以压缩机控制部101使压缩机60临时停止。而且，此时，也可以同时使风扇电机输出Pf一次性下降至规定的值或者使风扇电机输出Pf成为0来使风扇67停止。也就是说，使风扇67向压缩机60的吹风量减少或使其停止。由此，能够将框架管66中的制冷剂的温度维持得更高，能够进一步抑制储藏室20的开口部22a的结露。之后，由于压缩机60的停止即冷却单元6的停止而箱内温度T上升，当在经过时间t4，箱内温度T超过高温阈值TMAX时，压缩机控制部101使压缩机60重新开始运转，风扇电机控制部102将风扇电机输出Pf提升至初始输出Pf1。

之后，随着箱内温度T的下降，压缩机控制部101使压缩机输出Pc阶梯性地下降，风扇电机控制部102使风扇电机输出Pf减少。以后，当在经过时间t5箱内温度T低于低温阈值TMIN时，压缩机控制部101使压缩机60临时停止。而且，此时，也可以同时使风扇电机输出Pf一次性下降至规定的值或者使风扇电机输出Pf成为0来使风扇67停止。之后，当在经过时间t6，箱内温度T超过高温阈值TMAX时，压缩机控制部101使压缩机60重新开始运转，风扇电机控制部102将风扇电机输出Pf提升至初始输出Pf1。

[1-3.作用效果]

参照图6，对本发明的第一实施方式的作用效果进行说明。图6是在以从冷却装置1的电源被接通起的经过时间t为横轴并将纵轴设为箱内温度T的曲线图中表示本实施方式的超低温冷冻机1和以往的超低温冷冻机中的各箱内温度的变化的一个例子的图。在图6中，用实线表示本实施方式的超低温冷冻机1的箱内温度，用双点划线表示以往的超低温冷冻机中的各箱内温度。在此所称的以往的超低温冷冻机是指不论经过时间t如何，风扇电机输出Pf都为恒定的超低温冷冻机。

在图6中，为了易于比较本实施方式的超低温冷冻机1和以往的超低温冷冻机的箱内温度T的温度，设为超低温冷冻机1和以往的超低温冷冻机的各箱内温度T都在经过时间t10低于低温阈值TMIN。从压缩机60的运转重新开始时(启动时)起，箱内温度T逐渐减少，与箱内温度T的减少相应地，风扇电机输出Pf逐渐减少。因此，压缩机60通过风扇67的吹风而被冷却的程度也从压缩机60的运转重新开始时(启动时)起逐渐减少。在压缩机60被冷却的程度减少时，流经压缩机60的制冷剂的温度成为相对高，甚至制冷剂的比重变小，由压缩机60的制冷剂排出量减少。

其结果，压缩机60的性能甚至冷却单元6的冷却性能下降，与比风扇电机输出Pf为恒定的以往的超低温冷冻机相比，箱内温度T的下降速度更低。并且，超低温冷冻机1的制冷剂的温度比以往的超低温冷冻机的制冷剂高。即，冷却单元6的蓄冷量少。

因而，从在经过时间t10箱内温度T低于低温阈值TMIN而压缩机60停止起至箱内温度T上升至高温阈值TMAX而压缩机60重新启动为止的期间、换言之压缩机60的停止期间P1(＝经过时间t11-经过时间t10)比以往的超低温冷冻机的压缩机的停止期间P2(＝经过时间t12-经过时间t10)短。

这样，能够缩短无法从压缩机60对框架管66供给高温的制冷剂的期间、即能够缩短无法充分地抑制储藏箱2的开口部22a的结露且框架管66的温度下降的期间。因而，根据本实施方式的超低温冷冻机1，能够稳定地抑制结露的产生。

另外，如上所述压缩机60的动作时的箱内温度T的下降速度比以往慢。因而，在重新启动压缩机60之后至箱内温度T低于低温阈值TMIN为止的期间变长。甚至，之后，直到箱内温度T超过高温阈值TMAX而压缩机60重新启动为止的期间C1(＝经过时间t14-经过时间t11)比以往的超低温冷冻机的筒样的期间C2(＝经过时间t13-经过时间t12)长。即，能够使压缩机60的启动周期比以往长，实现伴随压缩机60的启动的消耗能量的降低。

并且，能够抑制箱内温度T低于低温阈值TMIN的温度(＝TMIN-T)，而且能够抑制箱内温度T低于低温阈值TMIN的期间。

[2.第二实施方式]

下面，参照图4及图7，对本发明的第二实施方式的冷却单元的控制的细节进行说明。图7是表示冷却单元的控制装置进行的压缩机控制及风扇控制的一个例子的图。

在第二实施方式的冷却单元中，只有压缩机控制及风扇控制与第一实施方式的冷却单元不同，所以仅对压缩机控制及风扇控制进行说明。

控制装置100与第一实施方式同样地如图4所示那样构成，具备压缩机控制部101及风扇电机控制部102。与第一实施方式不同，压缩机控制部101将压缩机输出Pc控制成恒定。由箱内温度传感器50检测到的箱内温度T越高，则风扇电机控制部102使风扇电机输出Pf连续地或者阶梯性地减少。

在本实施方式中，风扇电机控制部102如图7所示地控制风扇电机输出Pf。也就是说，风扇电机控制部102在箱内温度T超过高温阈值TMAX的期间P+，使风扇电机67a的转速加速，使风扇电机输出Pf增大。另一方面，在箱内温度T低于低温阈值TMIN的期间P-，使风扇电机67a的转速减速，使风扇电机输出Pf减少。

这样，在箱内温度T低于低温阈值TMIN时，通过使风扇电机输出Pf减少，来使压缩机输出Pc的性能下降，且使电容器61的散热量减少，由此使冷却单元6的输出下降。另外，在箱内温度T超过高温阈值TMAX时，通过使风扇电机输出Pf增加，来使压缩机输出Pc的性能上升，且使电容器61的散热量增加，由此使冷却单元6的输出上升。由此，能够使箱内温度T几乎收敛于规定温度范围内。

此外，也可以是，风扇电机控制部102在箱内温度T收敛于低温阈值TMIN与高温阈值TMAX之间的情况下，箱内温度T越低，则使风扇电机输出Pf减少。另外，也可以是，风扇电机控制部102在箱内温度T低于低温阈值TMIN时，使风扇67临时停止，之后，在箱内温度T超过高温阈值TMAX时，使风扇67重新启动。

根据本发明的第二实施方式的冷却装置，除了能够得到与第一实施方式同样的效果之外，由于不重复进行压缩机60的启动和停止，所以能够降低在启动时压缩机60承受的压力，使压缩机60的寿命比第一实施方式长。另外风扇电机67a也不重复进行启动和停止，所以能够降低在启动时风扇电机67a承受的压力，使风扇电机67a的寿命比第一实施方式长。

[3.其它]

(1)在上述实施方式中，将本发明应用于为了各储藏室22的冷却用而设置各一个压缩机60的冷却装置，但本发明还能够应用于为了一个储藏室的冷却用而设置有两个压缩机的类型的冷却装置。

(2)在上述实施方式中，将本发明应用于在前方具备内门3和外门4的结构的冷却装置，但本发明不限定于应用于这样的结构的冷却装置。例如，本发明还能够应用于在储藏箱的前方上层具备上层的外门并在储藏箱的前方下层具备下层的外门的冷却装置、即在储藏箱的前方的上下两层设置有外门的冷却装置。另外，本发明还能够应用于具备门的冷却装置，该门象上盖那样开闭向上方开口的储藏箱的该开口。

在2018年9月11日提交的日本专利申请特愿2018-169505中包含的说明书、权利要求书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明能够在冷却装置中稳定地抑制结露的产生，能够抑制消耗能量。由此，其工业实用性很大。

附图标记说明

1 超低温冷冻机(冷却装置)

2 储藏箱

3 内门

4 外门

5 机械室

6 冷却单元

10、15 衬垫

16 铰链

20 储藏室

21 分隔壁

22 储藏室(内部空间)

22a 开口部

22U 上室

22D 下室

23 分隔壁

50 箱内温度传感器

60 压缩机

61 电容器(冷凝器)

62 脱水器

63 毛细管

64 蒸发器

65 集管

66 框架管

67 风扇(送风装置)

67a 直流电动电机(风扇电机)

100 控制装置

101 压缩机控制部

102 风扇电机控制部